专利名称：与一种杂合系统粘结的共形成可分散无纺织物及其制备方法
相关申请的交叉引用本发明是题为“水可分散的纤维无纺织物共形成复合物”的待批申请的部分后续申请，所述专利申请由Jackson等于1995年6月30日提出，流水号为08/497，629，并被普通转让给本申请的受让人。
本发明领域本发明涉及水可分散的共形成纤维无纺复合结构，该结构包括一种一级强化熔纺聚合纤维，一种二级强化聚合短纤维，以及一种吸收材料。
本发明背景湿拭子是在使用之前储存在溶液中的织物，通常被用于擦拭皮肤。最常见类型的湿拭子有婴儿用拭子，通常被用于在换尿布期间清洁臀部；以及成人用拭子，用于清洁手、脸和下部。温拭子通常是由粘结的无纺织物制成，所述织物具有足够的抗拉强度，以便在生产或使用时不会分离，同时，仍具有理想的柔软特性，以便用于娇嫩部位的皮肤。所述无纺织物通常是通过熔纺工艺制造的，如本领域技术人员所公知的熔喷和纺粘工艺，因为可使得所生产的熔喷织物具有所需要的抗拉强度和柔软度。
无纺织物的粘结通常能赋予无纺织物强度和完整性。许多常规粘结系统均可用于制造无纺织物，例如(但不限于)热粘结、树脂粘结(含水或熔化)、水缠结、和机械粘结。可将以上广义的分类细分成整体处理或局部处理，如点、线或小区域图案。另外，可以控制粘结程度。以较高百分比施加高度粘结或投入较高的能量通常能产生较大的强度，反之亦然。不过粘结通常会对使用后的处理能力产生不利影响，所述使用后处理是指在冲洗马桶时的分解或分散能力。
采用了粘结熔纺材料的许多制品或产品通常被认为是用途有限的一次性制品。这句话的含义是，所述产品仅能使用有限的次数，而且，在某些场合下仅使用一次就要被丢弃。随着人们对固体垃圾处理的日益重视，现在日益需要这样的材料例如，可以利用或通过除土地填埋之外的其它方式处理。很多制品，特别是个人护理吸收制品和纸巾处理的一种可行的替代方案是，将其冲入污水处理系统。正如下文将要更详细地讨论的，可冲洗意味着该材料必须不仅能够通过马桶而不会堵塞它，而且该材料还必须能够通过房间(或其它安装所述马桶的结构)与主排污系统之间的横向排污管，而不会堵塞在所述管道中，并能分散成不会对消费者造成伤害的小的碎片，或影响排污和处理工艺。
近年来，业已设计出产生可分散性的更复杂的方法。业已开发出能熔化加工或水和乳液加工的化学粘结剂。这种材料在其原始保存环境下具有很高的强度，但当其被放入不同的化学环境(如pH或离子浓度)中时，如通过用淡水冲洗马桶，它会通过分解或分散而迅速丧失强度。需要这样一种粘结系统该系统所产生的织物具有理想的强度特征，而且在使用之后能分散或降解成小碎片。由于用于生产所述粘结无纺织物的机械通常被设计成能使用一种粘结系统，杂合的粘结系统通常不为本领域所知。
授予Varona的US4,309,469和4,419,403披露了一种具有若干部分的可分散的粘结剂。在再授权专利No.31,825中披露了一种两步加热工艺(通过红外线预热)以便对一种无纺织物进行压延粘结，所述无纺织物有热塑纤维组成。尽管该系统具有某些灵活性，但该系统仍然是一种单一的热粘结系统。授予Baker的US4,207,367披露了一种无纺织物，通过冷轧将其特定部位稠化。将化学粘接剂喷在织物上面，所述粘接剂通过毛细作用倾向于向所述稠化部位移动。其未稠化的部位具有较高的松密度并保留了较高的吸收能力。不过，这仍然不是一种杂和粘结系统，因为所述稠化步骤并不是一个严格的粘结工艺。授予Vaalburg等的US4,749,423披露了一种两步热粘结系统。在第一步，将一种织物中的高达7％的聚乙烯纤维融合，以产生临时强度，支持向下一步骤的转移。在第二步，对所述一级纤维进行热粘结，以赋予所述织物整体上的完整性。这种具有两个独立步骤的工艺不能制备具有局部强度和脆弱性的织物。这种织物不适用于作为可分散的材料。
若干专利中披露了杂和粘结系统，但仅局限于卫生巾。例如，参见授予Duchane的US3,654,924，授予Champagne等的US3,616,797，和授予Srinvasan等的US3,913,574。最重要的差别在于，所述制品被设计成干燥保存，并且在使用时具有持续时间很短的十分有限的湿强度。对于湿拭子来说，在储存溶液中仍然需要有长期的湿强度。
纤维无纺材料和纤维无纺复合材料被广泛用作产品或产品的成分，因为其造价低廉，并能使其具有特定的特性。一种方法是将热塑性聚合纤维与一种或几种类型的纤维材料和/或颗粒混合。该混合物以纤维无纺织物复合物的形式收集，可对这种织物作进一步的粘结或处理，以提供粘结无纺复合物。该复合物至少利用了每一种成分的某些特性。例如，于1978年7月11日授予Anderson等的US4,100,324披露了一种无纺织物，这种织物大体上是木浆和熔喷热塑聚合纤维的均匀的混合物。于1976年7月7日授予Braun的US3,971,373披露了一种无纺材料，该材料含有熔喷热塑性聚合纤维和分散的固体颗粒。根据该专利，所述颗粒在所述无纺材料中均匀分散并与所述熔喷纤维混合。于1984年1月31日授予Kolpin等的US4,429,001披露了一种吸收片材，这种片材是熔喷热塑聚合纤维和固体超强吸收颗粒的组合物。所披露的上述超强吸收颗粒被均匀分散在熔喷热塑聚合纤维的织物中，并被机械固定在该织物中。于1983年6月1日公开的授予Minto等的欧洲专利申请号0080382和于1985年10月25日公开的授予Minto等的欧洲专利申请号0156160也披露了诸如超强吸收剂和熔喷热塑聚合纤维的组合物。于1994年9月27日授予Georger等的US5,350,624披露了一种耐磨纤维无纺结构，该结构由一种熔喷纤维基质组成，该结构具有一个第一外表面，一个第二外表面和一个内部，在该熔喷纤维基质中至少共形成了一种其它纤维材料。接近所述无纺结构的每一个外表面的熔喷纤维的浓度以重量计至少大约为60％，而在其内部熔喷纤维的浓度以重量计至少大约为40％。上述混合物中的很多都被称为“共形成”材料，因为这种材料是通过成型步骤将两种或两种以上材料结合成单一结构的。还可以通过纺粘工艺生产共形成材料，如在1990年2月20日授予Eschwey等的US4,902,559中所披露的。
目前，一种熔喷生产共形成无纺材料的常见方法包括将一定量的纤维素纤维或纤维素纤维与短纤维的混合物注入熔喷纤维的熔融流中。被注入所述纤维流中的共形成材料被保留或吸附在所述熔融纤维上，然后让其冷却或定型。在进一步的步骤中，可以通过热熔化或超声波熔化所述熔喷纤维对所述织物进行连接，以便将所述纤维交叉连接在一起，产生所需要的抗拉强度。所述连接处理还可降低其柔软度，因为它会降低所述织物结构中熔喷纤维之间的活动自由度。因此，所赋予的强度会导致柔软度的降低(缺少另外的软化步骤，这会影响材料的性能，并增加生产成本)。而且，因为所述熔喷纤维被优选用于水可分散的织物中，由于产生了低旦尼尔纤维，纤维的强度受到损害。希望生产一种具有理想的强度和柔软特性、而且水可分散的织物。
共形成制造的复合物可被用于多种目的，包括用于吸收含水流体或有机流体的吸收介质，用于温和干燥目的的过滤介质，绝缘材料，保护性缓冲材料，容纳和输送系统以及用于温和干燥场合的擦拭介质。通过使用更简单化的结构可以不同程度地满足上述多种目的，所述结构如吸收结构，其中仅使用木浆纤维。例如，这种结构通常被用作诸如尿布的个人护理吸收制品的吸收核心。当木浆纤维是由木浆本身制成的时，所产生的无纺织物结构具有很低的机械完整性，并会在变湿以后高度崩解。混入了热塑熔喷纤维的共形成结构(即使添加量很小)的出现，大大增强了这种结构的性能，包括湿和干抗拉强度。共形成擦拭片材的出现也会带来相同的改进。
很多共形成材料能对常规材料，即熔喷热塑纤维基质产生强化效果的原因也正是这种材料更难于循环或冲洗的原因。很多木浆纤维-基产品能通过对回收的木浆纤维进行水化和再浆化而加以再利用。不过，在共形成结构中，所述热塑熔喷纤维不容易分解。所述熔喷纤维难于与所述木浆纤维分离，因此，这种材料主要对诸如再浆化器的循环装置造成堵塞或其它损害。从可冲洗性角度考虑，目前的认识是，为了能够冲洗，某种制品必须由极小和/或极脆弱的纤维制成，这样，当这种材料被放入大量的水中时容易分解成较小的碎片，如卫生间中常出现的情况，同样，由于所述纤维的性质，在冲洗时不会滞留或卡在常见的私人和公共污水处理系统的管道中。很多上述系统，特别是排污侧管，在所述管道中可能具有很多诸如树根状的突起，这些突起会截留仍然比较完整的所有类型的材料。这种情况正是共形成材料中常规水不可分散的熔喷热塑纤维所会遇到的。结果，至少由于以上原因，需要一种共形成材料，这种材料就回收工艺而言具有对使用者比较无害的潜力，并可以通过除土地填埋之外的其它方法，例如冲洗进行处理。因此，本发明的目的是提供所述材料。
本发明概述本发明提供了一种水可分散的纤维无纺复合结构，该结构包括一种能够熔喷成纤维的一级强化聚合材料；一种二级强化材料，该材料包括平均纤维长度小于或等于大约15mm的短聚合纤维；以及一种诸如浆体的吸收材料。二级强化材料的软化点优选低于所述一级强化材料的软化点大约50℃至高于所述一级强化材料的软化点大约50℃，更优选等于或至少低于所述一级强化材料的软化点约30℃。
在一种优选实施方案中，所述一级强化材料的使用浓度为大约30-35％，所述二级强化材料的使用浓度为大约5-8％，而所述吸收材料的使用浓度为大约50-55％。一种生产水可分散的纤维无纺复合结构的方法，包括提供一种含有聚合纤维的一级强化材料；提供一种含有聚合纤维的二级强化材料，所述二级强化材料聚合纤维的平均纤维长度小于或等于大约15mm；提供一种吸收材料；混合所述二级强化材料和所述吸收材料；产生一种由熔喷一级强化材料组成的纤维流；将有效数量的步骤d)的混合物加入所述纤维流；减弱步骤f)的纤维流；由步骤g)的纤维流生产纤维无纺结构；以及使步骤h)的无纺结构暴露于选自热能和超声能的能源，以使得所述二级强化纤维软化，而所述一级强化材料基本上保持未软化。
所述二级强化材料的有限的纤维长度降低了所生产的成品织物在从马桶里冲下去时缠接或“栓接”的可能性。另外，由于一级和二级强化纤维之间的软化点不同，在织物生产的热粘结或超声粘结步骤中仅有一种或另一种材料软化。这种选择性的软化点控制，能产生一种仅有一种成分粘结，而其它成分纤维保持自由活动的织物，因此，所产生的织物具有理想的抗拉强度和柔软性能。
因此，本发明的一个目的是提供一种具有理想的湿抗拉强度特征，同时又是水可分散的无纺织物结构。
本发明的另一个目的是提供一种能够在使用期间保持强度，并可用普通马桶冲洗的湿擦拭材料。
本发明的再一个目的是提供一种能在水中分散成碎片的湿擦拭材料，所述碎片的直径小于大约25mm，而且小到足于避免在排污系统中产生问题的程度。
通过阅读以下结合附图对本发明实施方案所作的详细说明和所附的权利要求可以了解本发明的其它目的、特征、和优点。
附图的简要说明在附图中对本发明进行了说明，其中，在所有附图中类似的编号表示相同或相似的部分，其中
图1是用于生产本发明的水可分散的纤维无纺复合结构的一种可行的方法和装置的示意性侧视图，其局部为剖视图。
图2是用图1所示方法和装置生产的一段纤维无纺复合结构的透视图。
图3是用于生产本发明的水可分散的纤维无纺复合结构的另一种可行的方法和装置的局部示意性侧视图。
优选实施方案的说明定义在本文中，“无纺织物”是指具有由交织在一起的独立的纤维或纱线形成的结构的织物，所述交织不同于针织织物。业已用多种方法生产出无纺织物，例如熔喷工艺、纺粘工艺、和粘结梳理织造工艺。无纺织物的基重通常用每平方码材料的盎司数(osy)或每平方米的克数(gsm)表示，而纤维的直径通常是用微米表示。(注意，为了将osy换算成gsm，用osy乘以33.91即可)。
在本文中，“微纤维”是指其平均直径不超过大约75微米的小直径纤维，例如，其平均直径大约为0.5-50微米，或者更具体地讲，微纤维的平均直径可以大约为2-40微米。常用于表达纤维直径的另一种方式是旦尼尔，它是指每9000米长的纤维的克数，并可以通过用纤维直径的微米数的平方乘以以g/cc为单位的密度，乘以0.00707来计算。较低的旦尼尔表示纤维较细，而较高的旦尼尔表示纤维较粗或较重。例如，可以如下方式将直径为15微米的聚丙烯纤维的直径换算成旦尼尔先将其平方的结果乘以0.89g/cc，再乘以0.00707。因此，15微米的聚丙烯纤维其旦尼尔数大约为1.42(152×0.89×0.00707＝1.415)。在美国以外的国家，计量单位更常见的是“特”，特被定义为每千米纤维的克数。用旦尼尔数除以9即可计算出特。
在本文中，“熔喷纤维”是指通过多个细小的、通常为圆形的、模板毛细管挤出熔融热塑材料而制成的纤维，随着熔融的线或丝进入汇聚高速气体(例如，空气)流，由该气流将所述熔融热塑材料的长丝细化，以降低其直径，使其直径降低到微纤维的直径。然后，由所述高速气流携带所述熔喷纤维并将其沉积在一个收集表面上，以形成由随机分布的熔喷纤维组成的织物。例如，所述方法披露于授予Buntin的US3,849,241中。熔喷纤维是微纤维，它可以是连续的或不连续的，其平均直径通常小于10微米，而且在沉积到收集表面上之后通常是粘性的。
在本文中，“聚合物”通常包括，但不限于均聚物、共聚物，如嵌段、接枝、无规和交替共聚物，三聚物等，及其混合物和修饰物。另外，除非另有特别说明，“聚合物”一词应当包括所述材料的一切可能的几何结构。所述结构包括，但不限于全同立构、反式立构和随机对称。
在本文中，“单成分”纤维是指仅用一种聚合物由一个或几个挤压机生产的纤维。但这并不意味着排除了由一种向其中添加了少量的添加剂的聚合物生产的纤维，添加所述添加剂是为了着色、抗静电、润滑、亲水等。所述添加剂，例如用于着色的二氧化钛，通常其用量低于5％的重量百分比，更常见为大约2％的重量百分比。
在本文中，“接合纤维”是指至少由两种聚合物形成的纤维，所述聚合物是由不同的挤出机中挤出的，但被纺在一起以形成一种纤维。接合纤维有时候还指多成分或双成分纤维。尽管接合纤维可以是单成分纤维，但所述聚合物通常是彼此不同的。所述聚合物分布在通过所述接合纤维横截面的恒定的特定区域，并且沿着该接合纤维的长度连续分布。例如，所述接合纤维的结构可以是皮/芯结构，其中，一种聚合物被另一种聚合物所包围，或者是并列结构，或者是“海岛”结构。接合纤维披露于以下美国专利中授予Kaneko等的US5,108,820，授予Strack等的US5,336,552，和授予Pike等的US5,382,400。对于双组分纤维而言，聚合物可以75/25，50/50，25/75或任何其它需要的比例存在。
在本文中，“双成分纤维”是指以混合物形式从同一个挤出机中挤出的至少两种聚合物制成的纤维。“混合物”一词的定义如下。双成分纤维的各种聚合物成分通常不是以相对稳定的排列位于该纤维横截面的特定部位，而且各种聚合物通常不是沿着该纤维的整个长度连续分布的，相反，它通常形成随机开始和结束的原纤维。双成分纤维有时又被称为多成分纤维。例如，这一大类纤维披露于授予Gessner的US5,108,827中。双组分和双成分纤维还披露于教科书“聚合物混合物及组合物”，John A.Manson和Leslie H.Sperling著，1976，版权为Plenum出版社所有，该出版社为纽约的Plenum出版公司的分部；IBSN0-306-30831-2，参见第273-277页。
在本文中，“混合物”是指两种或两种以上聚合物的混合物，而“掺杂物”是指混合物的一种亚型，其中，有关成分是不可混溶的，但业已经过了相容化。“可混溶性”和“不可混溶性”是被定义为分别具有负的和正的混合自由能量值的混合物。另外，“相容化”被定义为改变一种不可混溶的聚合物混合物的界面特性，以便制成一种掺杂物的过程。
在本文中，“超声粘结”是指诸如让所述织物从声角和支撑辊之间通过而进行的一种工艺，如在授予Bornslaeger的US4,374,888中所披露的。
在本文中，“热点连接”包括让待连接的纤维织物从一个加热的压延辊和一个支撑辊之间通过。所述压延辊通常(尽管不是全部)以某种方式压花，以便不会将所述整个织物的表面粘结在一起。因此，出于功能性和美学考虑，发展出了压延辊的各种造型。压花的一种例子具有点，而且是Hansen Pennings或“H&P”图案，具有大约30％的粘结面积，每平方英寸具有大约200个粘结点，如在授予Hansen和Pennings的美国专利US3,855,046。所述H&P图案具有方形点或针形粘结面积，其中，每一个针的宽度为0.038英寸(0.965mm)，针之间的间距为0.070英寸(1.778mm)，粘结厚度为0.023英寸(0.584mm)。所得到的图案的粘结面积大约为29.5％。另一种类型的点粘结图案是放大的Hansen和Pennings或“EHP”粘结图案，这种粘结形式能产生15％的粘结面积，其方形针的宽度为0.037英寸(0.94mm)，针的间距为0.097英寸(2.464mm)，厚度为0.039英寸(0.991mm)。另一种类型的点粘结形式被命名为“714”，它具有方形针粘结面积，其中，每一个针的宽度为0.023英寸(0.584mm)，针之间的间距为0.062英寸(1.575mm)，粘结厚度为0.033英寸(0.838mm)。所得到的压花面积大约为15％。另一种常见的压花为C-星型图案，该图案的粘结面积大约为16.9％。该C-星型图案具有横向条或“灯芯绒”设计，这些横向条被大的星型图案所间隔。其它常见压花包括具有重复的并且略微偏离的钻石图案的钻石压花，以及钢丝编织图案，这种图案顾名思义类似于纱窗。通常，粘结面积的百分比占层压织物面积的大约10-30％。本领域中众所周知的是，点粘结通过粘结所述复合结构中的长丝和/或纤维除了能将该复合结构固定在一起之外，还能赋予该复合无纺结构完整性。
在本文中，“可冲洗的”一词是指当一种制品被从装有接近室温的水的常见马桶中冲下去时，可以通过该马桶的管路、排污侧管(即位于住宅或建筑与主排污管之间的管道)，而不会发生堵塞，并能分散成直径不超过大约25mm的碎片。
在本文中，“可分散的”一词是指一种材料的纤维能够分离，导致该材料降解成较原始片材小的碎片。分离通常是指分散或分离的物理变化，与诸如溶解的形态变化形成对照，其中，在溶解时有关材料会进入溶液中，例如，将水可溶的聚合物溶解在水中。
在本文中，“共形成”一词是指连续的熔纺与诸如短纤维的较短吸收纤维和诸如超强吸收剂的木浆纤维颗粒混合的强化纤维。
在本文中，“纤维无纺复合结构”是指一种由单纤维或长丝组成的结构，该结构有或没有与之交织的颗粒，但以不同的方式重复。例如，诸如纤维无纺织物的无纺结构在过去是通过本领域技术人员所公知的多种工艺制成的，例如，熔喷和熔纺工艺，纺粘工艺，粘结梳理工艺等。
在本文中，“水可分散的”或“水可分解的”是指当把一种纤维无纺复合结构放入有水的环境中时，经过足够的时间之后会分解成较小的碎片。因此，该结构一旦分散，就更有利于在循环工艺中的处理，例如，化粪和市政污水处理系统。如果需要，可以通过将在下文中进一步讲述的搅拌和/或某种触发装置使所述纤维无纺结构变得更容易由水分解或加快其分散。所述实际时间至少部分取决于具体的最终使用设计标准。例如，在下文所述的卫生巾实施方案中，所述纤维会在不到1分钟的时间内分解。在其它用途中，可能需要更长的时间。
在本文中，“纤维无纺复合结构”是指一种由单纤维或长丝组成的结构，该结构有或没有与之交织的颗粒，但以不同的方式重复。
在本文中，“软化点”或“软化温度”是按照ASTM(Vicat)测试方法D-1525确定的，所述方法为本领域技术人员所公知。
详细说明本发明涉及一种水可分散的纤维共形成的无纺复合结构，该结构包括一种一级强化聚合物；一种二级强化聚合纤维，其长度不超过大约15mm，其软化点优选(尽管不是必须)至少低于所述一级强化聚合物的软化点大约30℃；以及一种吸收材料。
所述一级强化聚合物优选为熔纺纤维。“熔纺”是指通过一种纤维成型工艺而生产的纤维，所述工艺能产生较长的、更连续的纤维(一般超过7.5cm)，如通过熔喷和纺粘工艺生产。所述水可分散的强化纤维的两个例子是熔喷纤维和纺粘纤维。熔喷纤维是通过将熔融热塑材料挤出若干细小的、通常为圆形的、模板毛细管而制成的，随着熔融的线或长丝进入诸如空气的加热的高速气流中，会使所述熔融热塑材料的长丝变细，以降低其直径。然后，所述熔融纤维被高速气流携带并被沉积在一个收集表面上，以形成由随机分散的熔喷纤维形成的织物。所述熔喷工艺是众所周知的，并且披露于多件专利和文献中，包括NRL报道4364，“生产超细有机纤维”，B.A.Wendt，E.L.Boone和C.D.Fluharty著；NRL报道5265，“用于生产超细热塑纤维的改进装置”，K.D.Lawrence，R.T.Lukas，J.A.Young著；于1972年7月11日授予Prentice的US3,676,242；于1974年11月19日授予Buntin等的US3,849,241。可将所述熔喷纤维制成各种直径。通常所述纤维的平均直径不超过大约100微米，一般不超过15微米。
纺粘纤维是通过如下方式生产的将熔融热塑材料以长丝形式从纺丝板上的多个细小的、通常为圆形的毛细管中挤出，然后通过诸如非喷射或喷射流体拉伸或用其它已知的纺粘机构使挤出的长丝的直径迅速降低。纺粘无纺织物的生产披露于以下美国专利中Appel等，US4,340,563；Matsuki等，US3,802,817；Dorschner等，US3,692,618；Kinney，US3,338,992和3,341,394；Levy，US3,276,944；Peterson，US3,502,538；Hartman，US3,502,763；Dobo等，US3,542,615；和Harmon，加拿大专利号803,714。
所述一级强化材料可以由聚合物制成，例如，但不局限于聚酯，共聚多酯，聚酰胺，聚对苯二甲酸乙二醇乙烯酯，乙烯醇，共聚(乙烯醇)，丙烯酸酯，异丁烯酸酯，纤维素酯，所述材料的至少两种的混合物，以及丙烯酸和异丁烯酸的共聚物等。对所述材料的主要要求是，它应当是可以熔化的，并且是水可分散的。
优选的聚合物是由明尼苏达州St.Paul的H.B.Fuller公司提供的代码为NP2068的聚酰胺的专利混合物。代码为NP2074的产品也是类似于代码为NP2068的优选材料。代码为NP2068聚合物的粘度在204℃的温度下为95帕斯卡/秒。代码为NP2068软化温度范围为128-145℃，但对于生产熔喷微纤维而言，在210℃的温度下最好加工。在以下的实施例中对NP2068聚合物有更详细的说明。
所述聚合纤维优选低于大约5旦尼尔。另一种有用的材料是由新泽西州Bridgewater的国家淀粉和化学公司出售的代码为NS-70-4395的专利共聚多酯混合物。另外，可以使用聚合物的混合物，这种混合物能根据所使用的聚合物产生不同的组合物控制特征。
本发明二级强化材料是由热塑聚合物制成的，并且是通过多种已知方法中的任一种制成的，例如，但不局限于熔纺技术，在拉伸了连续的纤维之后，将其切割成较短长度的纤维，通常称之为短纤维。
目前，有多种热塑短切割短纤维出售，所述纤维可由多种聚合物制成，包括，但不限于聚烯烃，聚酯，聚醚嵌段酰胺，尼龙，聚(乙烯-共-乙烯基乙酸酯)，聚亚胺酯，共聚(醚/酯)，由上述材料制成的双组分和多组分材料等。另外，可将几种不同类型和/或大小的上述纤维用于所述共形成结构。一种优选的聚合物是由田纳西州Johnson市的Minifibers有限公司出售的聚酯，这种聚酯是5旦尼尔×6mm的纤维，其软化点为88℃(190°F)。另外，所述二级强化材料可以是一种双组分或多组分材料，一种接合材料或以上材料的混合物。一种可行的双组分材料是以Minifibers聚酯作为皮层，而以聚丙烯、聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇乙烯酯作为芯部。
重要的是，所述二级强化聚合纤维的长度低于大约15mm(大约0.6英寸)，更优选为低于大约6.35mm(大约0.25英寸)。这种短的纤维长度能降低最终的织物制品在管路和管道中缠接和缠绕(也被称为捆绑)的可能性。如果二级强化聚合纤维的长度超过大约15mm，所产生的水可分散的织物碎片会大于理想尺寸，并且会在管道中缠接和缠绕。
另外，优选(尽管不是必须的)至少有一种二级强化聚合纤维的成分的软化点低于一级强化聚合物的软化点至少大约30℃。在一种优选实施方案中，所述二级强化聚合材料的软化点低于所述一级强化材料的软化点大约为50℃至超过大约50℃。所述二级强化材料优选具有大约50-200℃的软化点，这一软化点是通过ASTM(Vicat)测试方法D-1525测定的。另外，所述一级强化材料的软化点可以低于所述二级强化材料的软化点大约50℃至超过大约50℃。在一种更狭义的优选实施方案中，所述一级强化材料的软化点大约为57℃，而所述二级材料的软化点大约88℃。其重要的特征是，所述一级和二级材料的软化点明显不同，因此，在软化过程中(例如，通过施加热能或超声能)，所述聚合物中仅有一种会软化并粘结，而其它的材料却不会变软。在织物生产工艺的超级粘结步骤中这一点是很重要的，正如在下文将要更详细地讨论的。
本发明的吸收材料通常被称为浆体或浆体纤维。浆体纤维通常获自诸如木质以及非木质植物的天然资源。例如，木质植物包括落叶和针叶树木。例如，非木质植物包括棉花、亚麻、茅草、马利筋、稻草、黄麻、和蔗渣。另外，还可以合成木浆纤维，并将这种纤维用于本发明中。木浆纤维的长度通常为大约0.5-10mm，长度与最大宽度之比大约为10∶1-400∶1。一种典型的截面具有大约30微米的不规则的宽度，以及大约5微米的厚度。一种适用于本发明的木浆是由威斯康星州Neenah的Kimbgrly-Clark公司出售的Kimbgrly-Clark CR-54木浆。除了木浆纤维之外，本发明的纤维无纺结构还可以使用超强吸收材料。超强吸收材料是指当将其放在液体中浸泡4小时时，每克吸收材料能吸收至少10克含水液体(例如，蒸馏水)的吸收材料，在大约10kPa的压力下，这种材料基本上能保持所有吸收的液体。超强吸收材料可以多种形式生产，其中包括，但不限于颗粒、纤维和薄片。这种超强吸收材料能与水可分散的强化纤维和较短的吸收纤维或取代所述短纤维组合使用于本发明中。例如，所述颗粒可以是木炭、粘土、淀粉、和/或水成胶体(水凝胶)颗粒。
由于所述由上述熔喷和纺粘工艺生产的纤维较长、更连续的性质，使得这种纤维以及由它所生产的包括共形成织物在内的无纺织物不容易分解，因为熔喷和/或纺粘纤维所固有的韧性。因此，含有较长的纤维，如聚烯烃熔喷纤维的以木浆纤维为主的共形成材料难于在诸如再浆化器的装置中回收利用。另外，这种较长的、更连续的纤维还会挂在排污侧管的突出部，因此，使得这种复合材料难于通过污水处理系统转移。本发明的纤维无纺复合结构使用一种水可分散的强化纤维，这种纤维可以通过诸如上述熔喷和纺粘工艺的方法制备。
共形成材料的最终用途包括让所述结构暴露于含水液体，这些液体包括，但不限于普通的自来水、废水和诸如血液和尿液的体液。常见的共形成纤维无纺结构被单独用作吸收制品，如拭子，或作为其它吸收装置的成分，如个人护理吸收制品，这类制品包括，但不限于尿布、训练裤、失禁服装、卫生巾、棉塞、伤口敷布、以及绷带等。因此，希望本发明的纤维无纺复合结构能够承受其相关用途的环境，而且，在完成特定用途之后，这种纤维无纺织物复合结构必须成为水可分散的。为了达到这一目的，将多种触发结构的水可分散的聚合物用作聚合物，以便生产本发明的纤维无纺复合结构的水可分散的强化纤维。
某些聚合物只有在暴露于处在特定pH范围内的足够数量的含水液体时才是水可分散的。超过这一范围，它就不会分解。因此，可以选择一种对pH敏感的水可分散的聚合物。这种聚合物在一种pH范围内，例如，在pH3-5范围内不会在含水液体或液体中降解，但在大量的自来水中可以分散。例如，参见授予Eichel等的US5,102,668。因此，当纤维无纺复合结构接触到诸如尿液的体液时，所述水可分散的强化纤维不会降解。在使用以后，可将这种纤维无纺复合结构放入大量的较高pH的液体中，如自来水中，这将导致由水可分散的聚合物组成的强化纤维的降解。因此，所述较长的、更连续的强化纤维会自己分解或在足够的搅拌作用下分解。因此，诸如木浆纤维的独立的纤维成分可以通过冲洗回收、循环或处理。可用于生产这种类型纤维的聚合物的例子包括丙烯酸酯/丙烯酸或异丁烯酸共聚物以及诸如被命名为N-10、H-10或X-10的由威斯康逊州Milwaukee的AtoFindley Adhesives公司提供的混合物。这种材料在人体pH条件下(或在缓冲体液时)是稳定的，但在冲洗过程的洁厕水中(大量的水)会分解。
能用于触发水可降解性的另一种机制是对离子的敏感性。某些聚合物含有酸基(R-COO-或R-SO3-)成分，这些成分通过氢键保持在一起。在干燥状态下这种聚合物保持为固体。在具有较高阳离子浓度的水溶液中，如尿液中，所述聚合物仍然保持较高的完整性。不过，随后当这种聚合物接触到具有稀释的离子含量的较大数量的水时，如在马桶中会出现的情况，所述阳离子浓度会被稀释，氢键结合将会分离。当出现这种情况时，所述聚合物本身将会在水中分解。例如，参见授予Varona的US4,419,403。在具有高的阳离子浓度的溶液(例如，婴儿或成人尿液和月经)中稳定的聚合物可以是磺化聚酯，如由田纳西州Kingsport的Eastman Chemical公司提供的代码为AQ29、AQ38或AQ55的产品。所述EastmanAQ38聚合物是由89％摩尔的间苯二酸、11％摩尔的硫代间苯二酸钠、78％摩尔的二乙二醇和22％摩尔的1，4-环己烷二甲醇组成，其公称分子量为14,000道尔顿，酸数低于2，羟基数低于10，玻璃转化温度为38℃。其它例子可以是聚(乙烯醇)的共聚物和聚丙烯或异丁烯酸的混合物或聚乙烯甲基醚与聚丙烯或异丁烯酸的混合物。所述Eastman聚合物在具有高的阳离子浓度的溶液中是稳定的，但如果将其放入诸如自来水的大量水中稀释其阳离子浓度，它会迅速分解。可用作这种类型阳离子触发剂的其它聚合物包括专利共聚多酯混合物，例如，但不限于NS-70-4395和NS-70-4442，这些混合物具有不同的分子量和熔化粘度，可以从国家淀粉和化学公司购买，这种材料是一种窄分子量混合物。
使聚合物能分散在水中的另一种方法是通过利用温度的变化。某些聚合物具有浊点温度。因此，这些聚合物在作为其浊点的测定温度下会从一种溶液中沉淀出来。可将所述聚合物用于生产在高于某一温度的水中不可溶的纤维，但在较低的温度下这种纤维将变得可溶，并因此分散在水中。因此，可以选择或混合一种聚合物，这种聚合物在处于或接近体温(37℃)的温度下在诸如尿液的体液中不会分解，但将其放入低于体温的水中时，例如在室温(23℃)下可以降解。这种聚合物的一个例子是聚乙烯甲基醚，该聚合物的浊点为34℃。当这种聚合物接触到诸如尿液的37℃的体液时，它不会降解，因为这一温度超过了它的浊点(34℃)。不过，如果将所述聚合物放入室温(23℃)下的水中时，随着时间推移，所述聚合物会回到溶液中，因为它不是接触低于其浊点的温度的水。因此，所述聚合物将会降解。
其它冷水可溶解的聚合物包括由日本大板的日本合成化学有限公司提供的聚(乙烯醇)接枝共聚物，其代码为Ecomaty AX2000、AX10000和AX300G。
其它聚合物只有在暴露于足够量的水时才是水可分散的。因此，这种类型的聚合物可适用于低水体积溶液的环境，例如，但不限于裤子衬里，轻型失禁制品，婴儿或成人拭子等。所述材料的例子可以包括由明尼苏达州Vadnais Heights的H.D.Fuller公司提供的NP2068、NP2074或NP2120脂族聚酰胺。
业已披露了可用于生产本发明的水可分散的纤维无纺复合结构的各种成分，下面将介绍可用于生产上述材料的几种方法的例子。在图1中示出了用于生产本发明的水可分散的纤维无纺织物结构的一种方法。在该附图中，将一级强化聚合物通过一个模头10挤入一级高速气流11中，由喷头12和13输送加热气体(通常为空气)，以便使所述熔融聚合物变细成为长的，在某种程度上是连续的纤维。在生产所述水可分散的一级强化纤维时，所述一级气流11与二级气流14汇合，所述二级气流含有短纤维和单一化的木浆纤维和包括颗粒在内的其它材料，以便将不同的纤维材料共形成成单一的纤维无纺复合结构。用于生产和输送含有所述木浆纤维的二级气流14的装置可以是在授予Appel的US3,793,678中所披露和要求保护的类型的装置。该装置包括一个常规的具有梳棉齿的梳棉辊20，用于将浆片21梳理成单纤维。通过辊22将浆片21径向，即沿梳棉辊半径方向输送到梳棉辊20。当梳棉辊20上的齿将浆片21梳理成单纤维时，所得到的分离的纤维通过一个成型喷头或喷管23向下输送到所述一级空气流。由一个外壳24包围着梳棉辊20，在外壳24和梳棉辊表面之间形成通道25。通过喷管26将足够量的处理空气沿通道25输送至梳棉辊，将所述空气用作通过成型喷管23输送纤维的介质，其速度接近梳棉齿的速度。所述空气可以通过诸如鼓风机的常规装置输送。可以在与所述一级气流11汇合成共形成混合物之前将所述二级强化聚合纤维和本发明的浆体纤维混合。另外，可将所述二级强化纤维和浆体纤维作为与一级气流11交叉的两股气流加入。
可以通过本领域技术人员已知的若干方法中的任一种实现所述二级强化(短)纤维和所述浆体纤维的混合。所述方法被用于在添加所述熔纺材料之前将两种类型的浆体材料或浆体和超强吸收材料混合的场合。例如，在一种混合方法中，将一包短纤维进行梳理，并将这些短纤维吹入所述浆体纤维空气流中，在加入所述熔纺空气流之前进行混合。在另一种方法中，通过一种常规的造纸工艺将所述短纤维合并到纸浆板中。在任一种混合方法中，短纤维与浆体纤维的比例可以根据所需要的成品织物的材料性质而改变。优选地，将大约30％或更少的短纤维用于所述短纤维/浆体纤维混合物中。
如图1所示，一级气流11和二级气流14优选在其汇合点沿彼此垂直的方向运动，不过，如果需要也可以采用其它的汇合角，以便改变混合程度和/或在该结构中形成浓度梯度。二级气流14的速度明显低于一级气流11的速度，因此，汇合后的共形成气流15继续沿与一级气流11相同的方向流动。以上两股气流的汇合在某种程度上类似吸气效应，因此，当二级气流14通过喷管23的出口时被吸入一级气流11中。如果需要均匀的结构，重要的是以上两股气流的速度差使得所述二级气流能以漩流的方式共形成到所述一级气流中，以使二级气流中的共形成混合纤维与一级气流中的熔喷纤维重复混合。一般，提供一级气流和二级气流之间的速度差，可以产生两种材料的更均匀的共形成，而较低的速度和较小的速度差会在纤维无纺复合结构中形成各种成分的浓度梯度。为了获得最大的生产速度，通常需要所述一级空气流在喷头12和13中具有起始音速，而所述二级空气流具有亚音速。当所述一级空气流离开喷头12和13时，它会立即膨胀而导致速度降低。
携带着熔喷水可分散的熔喷纤维的高速气流的减速，将所述纤维从所述拉伸力中释放出来，而这种拉伸力最初是用于由水可分散的聚合物团块生产所述纤维的。随着所述水可分散的强化纤维的放松，它能更好的服从减弱的涡流，并缠绕和捕捉较短的共形成混合纤维，同时将两种纤维分散并悬浮在气体介质中。所得到的混合物是一种通过物理固定和机械缠绕进行共形成而由共形成混合纤维和水可分散的一级强化纤维组成的紧密混合物。
水可分散的一级强化纤维的变细发生在该纤维与所述共形成混合纤维缠绕之前和之后。为了将共形成气流15中的纤维混合物转变成纤维无纺结构，让气流15通过一对真空辊30和31的辊隙，所述真空辊具有有孔的表面，该辊在一对固定的真空喷头32和33上连续转动，当共形成气流15进入辊31和33的辊隙时，所携带的气体被吸入两个真空喷头32和33中，而纤维混合物被支承在辊30和31的相对的表面上并受到轻微的挤压。由此形成一种共形成的，自我支承的纤维无纺复合结构34，该结构具有足够的完整性，是指其能由所述辊隙中拉出，并输送到缠绕辊35上。更优选的是，可以不使用一对真空辊30和31，而使用本领域技术人员熟知的多孔收集丝(未示出)。
将所述共形成混合纤维容纳到共形成的一级强化纤维基质中，而无需对空气成网的复合结构作任何进一步的加工或处理。不过，如果需要改善纤维无纺复合结构34的强度的话，可以使用热和/或压力对复合织物或结构34进行压花或粘结。例如，所述压花可以通过超声粘结和/或机械粘结而实现，例如通过使用光滑的和/或有花纹的粘结辊，这些辊可以加热或不经过加热。所述粘结技术是本领域技术人员众所周知的。在图1中，让复合结构34通过一个超声粘结装置，该装置包括一个相对有花纹的支承辊41振动的超声压延头40。为了使成品具有所需的特征可以适当选择粘结条件(例如，压力、速度、功率等)以及粘结图案。
所述水可分散的强化纤维和共形成混合纤维的相对重量百分比可以根据特定的最终用途而变化。一般来说，提高水可分散的一级强化纤维的重量百分比，可提高所得到的纤维复合无纺结构的整体抗拉强度和完整性。
在图3中示出了可用于生产本发明的水可分散的纤维无纺复合结构的优选生产方法。在图3中示出了一种用于生产耐磨纤维无纺复合结构的典型装置，该装置总体上用编号110表示。在生产本发明的耐磨纤维无纺复合结构时，将热塑聚合物的颗粒或片(未示出)输入一个或几个挤压机114的颗粒料斗112中。
挤压机114具有由常规传动马达(未示出)的挤压螺杆(未示出)。随着所述聚合物由于所述挤压螺杆在所述传动马达的作用下转动而通过挤压机114，所述聚合物被逐渐加热到熔融状态。将所述热塑聚合物加热到熔融状态可以用若干独立的步骤而实现，随着所述聚合物分别朝着两个熔喷模116和118而通过挤压机114的独立的加热区，其温度逐渐提高。熔喷模116和118也可以作为另一个加热区，其中，所述热塑树脂被保持在较高温度，以便挤出。
将每一个熔喷模设计成能让每一个模具的通常为加热的减弱气体汇合成单一的气流，该气流夹带着一级强化聚合物的熔融纤维，并在该纤维离开熔喷模的孔124时使其变细。所述熔融纤维被细化成纤维120，或者根据细化的程度细化成较小直径的微纤维，其直径通常不超过孔124的直径。因此，每一个熔喷模116和118都具有含有夹带着的而且细化的聚合物纤维的相应的单一气流126和128。调整含有聚合纤维的气流126和128，以使其在一个碰撞区130汇合。
在碰撞区130处将一种或几种类型的共形成混合(短聚合物和浆体)纤维132和/或颗粒加入一级强化聚合纤维或微纤维120的两股气流126和128中。将所述共形成混合纤维132导入一级强化聚合纤维120的两股气流126和128中的过程被设计成能使共形成混合纤维132在合并后的一级强化纤维气流126和128中逐渐分布。这一目的可以通过将含有所述共形成混合纤维132的二级气流134汇合在一级强化聚合纤维120的两股气流126和128之间实现，以使三股气流均以可控制的方式汇合。
用于实现所述汇合的装置可以包括常规的梳棉辊136结构，该梳棉辊具有若干齿138，这些齿被用于将共形成混合纤维团或块140分离成单一的共形成混合纤维132。送入梳棉辊的共形成混合纤维140的团或块可以是一片浆体纤维(如果需要二级强化纤维和浆体纤维的双组分混合物的话)。例如，在需要吸收材料的实施方案中，所述共形成混合纤维132是如上文所述的吸收纤维和聚合材料。共形成混合纤维132的短纤维可以如上文所述。
可以通过辊142将共形成混合纤维132的线或团140喂入梳棉辊136。在梳棉辊136的齿138将共形成混合纤维140的团分离成独立的共形成混合纤维132之后，单一的共形成混合纤维132通过一个喷头144输送到热塑聚合纤维或微纤维120的气流中。由一个外壳146包围着梳棉辊136，并在外壳146和梳棉辊136的齿138的表面之间形成一个通道或间隙148。通过一个气体管道150将诸如空气的气体输送到梳棉辊136的表面和外壳146之间的通道或间隙148。气体管150可以进入通道或间隙148，通常位于喷头144和间隙148的接合处152。输送足够量的气体，将其用作通过喷头144输送共形成混合纤维132的介质。由管道150提供的气体还可用于清除梳棉辊136的齿138上的共形成混合纤维132。可以用任何常规装置，如空气鼓风机(未示出)输送所述气体。预计，可将添加剂和/或其他材料加入或夹带在所述气流中，以便处理共形成混合纤维132或使所得到的织物具有需要的特性。
一般来说，通过喷头144以大体上与共形成混合纤维132离开梳棉辊136的齿138的速度相同的速度输送单一的共形成混合纤维132。换句话说，共形成混合纤维132在离开梳棉辊136的齿138和进入喷头144时在快慢和方向两方面都大体上保持了其离开梳棉辊136的齿138时的速度。这种结构有助于显著降低纤维絮凝，该结构更详细地披露于Anderson等的美国专利US4,100,324中。
喷头144的宽度应该在大体上平行于熔喷模116和118的方向的平齐。优选地，喷头144的宽度应当大体上与熔喷模116和118的宽度相同。通常，喷头144的宽度应当大于被输送到梳棉辊136的片或团140的宽度。一般来说，希望使所述梳棉辊与碰撞区130分开的喷头144的长度在设备设计容许的范围内尽可能的短。
可以用一种常规的颗粒喷射系统取代梳棉辊136，以便生产含有各种二级颗粒(例如上文所述的超强吸收剂)的纤维无纺复合结构154。如果将一种常规的颗粒喷射系统用作图3所示的系统中的话，可以在形成纤维无纺复合结构154之前，将二级颗粒和共形成混合纤维的组合物加入一级强化聚合纤维120中。
由于在将共形成混合纤维132掺入纤维流126和128中时纤维流126和128中的水可分散的热塑聚合纤维通常仍然是半熔融的和粘性的这一事实，共形成混合纤维132通常不仅会在由水可分散的纤维120形成的基质中机械缠绕，而且还会与所述一级强化纤维热粘结或接合。
为了将一级强化纤维120和共形成混合纤维132的复合流156转变成纤维无纺复合结构154，该复合结构由一级强化纤维120粘连基质组成，在其中分布有共形成混合纤维132，将一个收集装置安装在复合流156的通道上。所述收集装置可以是一个环状的多孔带158，通常由辊160驱动，该辊沿图3中箭头162所示方向转动。还可以用本领域技术人员所熟知的其它收集装置代替所述环形带158。例如，可以使用一个多孔的旋转滚筒结构。将一级强化纤维和共形成混合纤维的汇合气流以纤维的粘连基质的形式收集在环形带158的表面上，以形成纤维无纺复合结构或织物154。用真空箱164协助将所述基质保留在带158的表面上。所述真空度可以设定为大约2.5-10cm水柱。
纤维无纺复合结构154是粘连的，并可以作为自立的无纺材料从带158上取出。一般来说，纤维无纺复合结构154具有适当的强度和完整性，无须进行诸如压花粘结之类的后处理即可使用。如果需要，可以用一对加紧辊或压花粘结辊(未示出)粘结部分材料。尽管所述处理可以提高纤维无纺复合结构154的完整性，但也会压缩和稠化该结构。
除了上述方法之外，还有多种适用于生产各种类型共形成材料的其它方法。例如，于1986年8月5日授予McFarland等的US4,604,313涉及一种用于生产多层共形成材料的方法，在其第一层中包括熔喷纤维和木浆纤维，而在第二层中含有熔喷纤维、木浆纤维和超强吸收颗粒。在1990年2月20日授予Eschwey等的US4,902,559中披露了另一种方法。该专利披露了一种方法，其中通过一个长的纺丝板将环状的长丝纺入一个通道中，以形成通常被称作纺粘纤维的材料。与此同时，将较小的亲水性或亲油性纤维输入纺粘纤维流中。可选择性的将超强吸收颗粒输入上述纤维混合物中。
本发明的一个重要方面是使用一种杂和的粘结系统来平衡抗拉强度、柔软度和水可分散性。迄今为止，仅将单一的或粗放的双粘结系统用于产生抗拉强度。本发明所提供的方法可以在将二级强化纤维加入一级强化纤维的空气流中时进行第一次粘结，并将二级强化纤维缠绕、固定和以其它方式吸附在所述一级强化纤维上。第二次粘结发生在用热能或超声能软化所述复合纤维织物时，所述软化温度仅高于一级或二级强化聚合物之一的软化点，并低于另一种强化聚合物的软化点，从而将软化的纤维粘结在另一种纤维上。在另一种优选实施方案中，所述二级强化材料聚合物的软化点低于所述一级强化聚合材料的软化点大约30℃以上。在这种情况下，所述一级强化纤维仍然未软化和未熔化，所导致的粘结能产生较高的抗拉强度，并使所述一级强化纤维能自由活动。当所述二级强化材料聚合物的软化点至少高于一级强化材料软化点大约30℃时，所述一级强化材料软化并粘结，产生抗拉强度，而所述二级强化材料保持自由活动。本发明的组合材料和粘结系统实现了抗拉强度、柔软度和水可分散性的平衡。传统的用于湿拭子的常规熔喷材料比较脆弱，因为它是由能够分散在水中的较细旦尼尔的材料组成。遗憾的是，这种脆弱的材料不能产生具有足于承受正常使用的强度的湿拭子。本发明的织物比较结实，因为添加了所述二级强化材料。使用长度大约为15mm或更短的二级强化纤维可以降低由它所生产的织物在管道/排污系统中缠绕和缠接的可能性。另外这种大小的纤维能产生理想大小的水可分散的织物碎片。
本发明的材料可以用于多种制品中，包括，但不限于婴儿拭子、成人拭子、女性保护制品、工业清洁拭子、敷布、和吸收纱布等。
业已披露了可用于生产本发明水可分散的纤维无纺复合结构的各种成分和方法，准备了一系列用于说明本发明的实施例。出现在这些实施例中的份数和百分比是以重量计算的，除非另有说明。
例子测定方法布条抗拉测定布条抗拉测定是用于测定一种织物在受到单向拉伸时的断裂强度和伸长量或张力的。该测定在本领域中众所周知。其结果用断裂时的克数和断裂之前的百分伸长量表示。较大的数值表示织物较结实。“负荷”表示在抗拉试验中断开或断裂样品所需的以重量为单位的最大负荷或力。术语“张力”或“总能量”是指以重量-长度为单位的相对伸长曲线的一定负荷下的总能量。伸长量一词是指在抗拉测定期间样品长度的增加量。布条抗拉强度和布条伸长量的数值是使用特定宽度，通常为2英寸(50mm)的织物、相同的夹具宽度和恒定的拉伸速度而获得的。所述样品的宽度与所述夹具宽度相同，以获得能代表所述纤维在夹具宽度上的有效强度的结果。例如，将所述样品固定在恒定速度的伸长抗拉测定仪上，该测定仪被命名为Sintech2，Model3397-139，由Sintech公司提供，Cary，NC，该装置具有一个2英寸(51mm)长的平行夹具。这一条件与实际使用的织物张紧条件密切相似。
例1样品1是由50％的国家淀粉和化学公司的代码为NS70-4395的一级强化聚合物和50％的二级强化聚合物/浆体混合物组成。所述二级强化聚合物/浆体混合物是由80％的威斯康逊州Neenah的Kimberly-Clark公司出售的CR54浆体和20％的由Minifibers有限公司提供的5旦尼尔的6mm聚酯组成。还包括1.5kb/吨BerocelTM脱胶(由Akzo NobelChemical出售)，脱胶可以增强由所述梳棉辊实现的纤维化。
样品2是由40％的NS70-4395一级强化聚合物和60％的二级强化聚合物/浆体混合物组成。二级强化聚合物/浆体混合物是由80％的CR54和20％的由Minifibers有限公司提供的5旦尼尔的6mm长的聚酯组成，还含有1.5kb/吨BerocelTM脱胶。
所述吸收结构是使用图3所示的双挤压辊和一个浆体纤维化系统而生产的。将所述共形成复合结构成型在一种多孔的织物载体片上或纺粘聚丙烯无纺织物载体片上。可选择性的将所述共形成复合体直接成型在一种成型网上。所述共形成吸收结构的基重为70克/米2(gsm)。然后通过一个独立的工艺对所述吸收结构进行压花粘结，使用加热的压延辊隙，总的粘结面积大约为20％。将所述压花辊设定为91.6℃(205°F)，将支承辊设定为79.4-90.5℃(175-195°F)，压力为10psig(703g/cm2)(181b/线性英寸)。似乎可以使用15-301bs/线性英寸的压力。例如，于1991年4月9日授予Blenke等的美国专利号D315,990。
表1中归纳了老化数据。张力是以克/25毫米宽测定的。
表1
储存溶液是由威斯康逊州Neenah的Kimberly-Clark公司出售的NaturalCareTM，其中添加了1％的硫酸钠(作为触发防腐剂)。抗拉测定是在一台Sintech拉力测定仪上进行的，使用501b(22，680克)测力仪，夹爪分离速度为12英寸/分(30.48厘米/分)，夹爪跨度为2英寸(4.508cm)。
在压花以后，样品1的平均干燥抗拉强度在机器方向上为1386克/2.54厘米，而在垂直方向上为574克/2.54厘米。在压花以后样品2的平均干燥抗拉强度在机器方向上为955克/2.54厘米，而在垂直方向上为255克/2.54厘米。
尽管在上文中仅就本发明的少数的典型实施方案进行了说明，本领域技术人员很容易理解的是，在不脱离本发明的新的技术和优点的前提下可以对这些典型实施方案进行多种改进。因此，所有这种改进均包括在以下权利要求书所限定的本发明的范围内。在权利要求书中，方法和功能权利要求用于保护本文所披露的结构，如实现其所引用的功能，而且不仅是结构等同物，而且包括等同的结构。因此，尽管一个钉子和螺钉不能构成用于将木质固件固定在一起的采用圆形表面的钉子的结构等同物，但在固定木质部件的场合下采用了螺旋表面的螺钉，钉子和螺钉可能就是等同结构。
还要指出的是，本文中所提到的所有专利、申请或出版物均被以其全文形式收作本文的参考。
权利要求
1.一种水可分散的纤维无纺复合结构，包括a)含有聚合纤维的一级强化材料；b)含有聚合纤维的二级强化材料，所述二级强化材料聚合纤维的平均纤维长度低于或等于大约15mm；和c)一种吸收材料。
2.如权利要求1的结构，其中，所述一级强化材料是能够熔纺的材料。
3.如权利要求1的结构，其中，所述一级强化材料是可熔化的和水可分散的。
4.如权利要求1的结构，其中，所述一级强化材料是选自下列一组的材料聚酯、共聚多酯、聚酰胺、共聚多酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙烯醇、共聚(乙烯醇)、丙烯酸酯、异丁烯酸酯、纤维素酯、上述材料中的至少两种的混合物、以及丙烯酸和异丁烯酸的共聚物。
5.如权利要求1的结构，其中，由所述一级强化材料制成的纤维其平均直径小于大约100微米。
6.如权利要求1的结构，其中，由所述一级强化材料制成的纤维其平均直径小于大约15微米。
7.如权利要求1的结构，其中，所述二级强化材料是选自下列一组的聚合物聚烯烃、聚酯、聚醚嵌段酰胺、尼龙、聚(乙烯-共-乙烯基乙酸酯)、聚亚胺酯、共聚(醚/酯)，以及由这些材料制成的双组分和多组分材料。
8.如权利要求1的结构，其中，所述二级强化材料的软化点高于至低于所述一级强化材料的软化点大约50℃。
9.如权利要求1的结构，其中，所述二级强化材料的软化点等于或至少低于所述一级强化材料的软化点大约30℃。
10.如权利要求1的结构，其中，所述一级强化材料的软化点等于或至少低于所述二级强化材料的软化点大约30℃。
11.如权利要求1的结构，其中，所述二级强化材料的软化点通过ASTM(Vicat)测试方法D-1525测定为大约50-200℃。
12.如权利要求1的结构，其中，所述二级强化材料的软化点通过ASTM(Vicat)测试方法D-1525测定为大约88℃。
13.如权利要求1的结构，其中，所述二级强化材料包括多种不同的聚合物。
14.如权利要求1的结构，其中，所述二级强化材料的平均纤维长度大约为6mm。
15.如权利要求1的结构，其中，所述吸收材料选自下列一组超强吸收材料、木材纤维、浆体、颗粒物、以及除臭剂。
16.如权利要求1的结构，其中，所述吸收材料的平均长度大约为0.5-10mm。
17.如权利要求1的结构，其中，所述吸收材料的平均长度与最大宽度之比大约为10∶1至400∶1。
18.如权利要求1的结构，其中，所述一级强化材料的使用浓度大约为30-35％，所述二级强化材料的使用浓度大约为5-8％，而所述吸收材料的使用浓度大约为20-80％。
19.如权利要求1的结构，其中，所述一级强化材料的使用浓度大约为30-35％，所述二级强化材料的使用浓度大约为5-8％，而所述吸收材料的使用浓度大约为40-60％。
20.一种个人护理吸收制品，包括如权利要求1所述的水可分散的纤维无纺结构。
21.如权利要求20的个人护理吸收制品，其中，所述制品选自下列一组拭子、尿布、训练裤、裤子衬里、卫生巾、失禁装置、伤口敷布和绷带。
22.一种生产水可分散的纤维无纺复合结构的方法包括a)提供一种一级强化材料；b)提供一种包括聚合纤维的二级强化材料，所述二级强化材料聚合纤维的平均纤维长度低于或等于大约15毫米；c)提供一种吸收材料；d)制备所述二级强化材料和所述吸收材料的混合物；e)制备由熔纺一级强化材料组成的纤维流；f)将有效数量的步骤d)的混合物加入所述纤维流中；g)用步骤f)的纤维流制备一种纤维无纺结构；和h)使步骤h)中的无纺结构暴露于选自热能和超声能的能源，以使所述一级和二级强化材料中的一种软化，而另一种强化材料基本上保持未软化。
23.如权利要求20的方法，还包括在所述无纺结构上压花的步骤。
24.如权利要求22的结构，其中，所述一级强化材料选自下列一组聚酯、共聚多酯、聚酰胺、共聚多酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙烯醇、共聚(乙烯醇)、丙烯酸酯、异丁烯酸酯、纤维素酯、上述材料中的至少两种的混合物、以及丙烯酸和异丁烯酸的共聚物。
25.如权利要求22的结构，其中，所述二级强化材料选自下列一组聚烯烃、聚酯、聚醚嵌段酰胺、尼龙、聚(乙烯-共-乙烯基乙酸酯)、聚亚胺酯、共聚(醚/酯)，以及由这些材料制成的双组分和多组分材料。
26.如权利要求22的结构，其中，所述二级强化材料的软化点高于至低于所述一级强化材料的软化点大约50℃。
27.如权利要求22的结构，其中，所述二级强化材料的软化点等于或至少低于所述一级强化材料的软化点大约30℃。
28.如权利要求22的结构，其中，所述一级强化材料的软化点等于或至少低于所述二级强化材料的软化点大约30℃。
29.如权利要求22的结构，其中，所述二级强化材料的平均纤维长度大约为6mm。
30.如权利要求22的结构，其中，所述吸收材料选自下列一组超强吸收材料、木材纤维、浆体、颗粒物、以及除臭剂。
31.一种用权利要求22所述方法生产的可冲洗的制品。
32.一种含有纤维无纺材料的可冲洗制品，所述无纺材料包括a)含有聚合纤维的一级强化材料；b)含有聚合纤维的二级强化材料，所述二级强化材料聚合纤维的平均纤维长度低于或等于大约15mm；和c)一种吸收材料。因此，所述可冲洗的制品能被冲下马桶及相关的管路和管道，进入排污系统而不会堵塞所述管路和管道，并分散成直径不超过大约25mm的碎片。
全文摘要
一种水可分散的共形成纤维无纺织物结构,包括一种一级强化聚合材料,优选为能够熔纺的材料;一种平均纤维长度低于或等于大约15mm的二级强化聚合材料,其软化点优选比所述一级强化聚合物的软化点至少低大约30℃;以及诸如浆料或超强吸收剂的吸收材料。所述纤维结构保持了所需的抗拉强度和柔软度,同时又是水可分散的和可冲洗的。可将所生产的上述织物用于一种制品中,并可以从马桶中冲走。所述织物在放入水中时可以冲洗,如果需要的话加以搅动,并且可分散成无法辨认的碎片,不会堵塞常见的管路或管道。一种生产所述织物结构的方法,包括混合所述二级强化材料和吸收材料,并将该共形成混合物注入熔纺的一级强化纤维流中。在形成织物结构之后,用热能或超声能量对该结构进行处理,所述能量足于软化并粘结所述二级强化材料纤维,但不足于软化所述一级强化材料纤维。可以在所述结构上印制压花图案。
文档编号D04H1/42GK1251628SQ97181899
公开日2000年4月26日 申请日期1997年12月30日 优先权日1996年12月31日
发明者D·M·杰克逊, A·T·奥诺, P·S·穆米克, W·S·波姆普伦, K·Y·王 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司